余熱利用溫差發(fā)電系統(tǒng)熱電耦合仿真流程分析案例1.1參數(shù)定義 使用江西thermonatic熱電電子公司制造的型號為TEHP1-1264-0.8的TEG模塊，其TEG模塊熱電參數(shù)，見表1.2所示。表1.2TEG模塊熱電參數(shù)名稱塞貝克系數(shù)(μV/K)熱導(dǎo)率(W/m·K)電導(dǎo)率(10-5?Ω·m)P型-1.852×10-5T3+0.01831T2-5.968T+862.1-6.124×10-8T3+1.073×10-4T2-0.05184T+8.957-1.186×10-8T3+4.532×10-7T2+0.01113T-2.129N型1.798×10-5T3-0.01965T2+7.141T-10791.042×10-8T3-1.113×10-6T2-0.008625T+1.594-5.67×10-8T3+5.665×10-5T2-0.01546T+1.889陶瓷片––––––20––––––導(dǎo)電銅片––––––387.61.75×10-3由上表可知，P型電偶臂、N型電偶臂的塞貝克系數(shù)、熱導(dǎo)率、電導(dǎo)率是隨溫度變化的一組數(shù)值，這些系數(shù)與溫度的關(guān)系擬合成了一條條的曲線方程，代入溫度可求出對應(yīng)系數(shù)的值。取溫度由20°C至140°C，每隔10°C取一個溫度數(shù)值，將其代入P型與N型電偶臂的塞貝克系數(shù)的曲線方程，得出不同溫度下P型電偶與N型電偶的Seebeck系數(shù)，得出的結(jié)果，見表1.3所示。表1.3PN型Seebeck系數(shù)溫度(°C)P型Seebeck系數(shù)(10-4V/K)N型Seebeck系數(shù)(10-4V/K)200.000749-0.000943300.000699-0.000881400.000651-0.000823500.000607-0.000768600.000565-0.000717700.000527-0.000669800.000492-0.000624900.000459-0.0005821000.000429-0.0005431100.000402-0.0005071200.000377-0.0004731300.000355-0.0004431400.000334-0.000415取溫度由20°C至140°C，每隔10°C取一個溫度數(shù)值，將其代入P型與N型電偶臂的塞貝克系數(shù)的曲線方程，得出不同溫度下P型電偶與N型電偶的熱導(dǎo)率，得出的結(jié)果，見表1.4所示。表1.4PN型熱導(dǎo)率溫度(°C)P型熱導(dǎo)率(W/m·K)N型熱導(dǎo)率(W/m·K))207.962631.42049307.4967161.3332407.051161.2459666506.6255951.15877606.21965121.071863705.832962.98543805.4651652.899651905.1158862.814711004.784762.730791104.4714192.6480711204.175492.5667381301.8966252.4869731401.6344372.408957取溫度由20°C至140°C，每隔10°C取一個溫度數(shù)值，將其代入P型與N型電偶臂的塞貝克系數(shù)的曲線方程，得出不同溫度下P型電偶與N型電偶的電導(dǎo)率，得出的結(jié)果，見表1.5所示。表1.5PN型電導(dǎo)率溫度(°C)P型電導(dǎo)率(Ω·m)N型電導(dǎo)率(Ω·m)201.68E-051.68E-05301.72E-051.72E-05401.74E-051.74E-05501.74E-051.74E-05701.71E-051.71E-05901.61E-051.61E-051101.37E-051.37E-051201.27E-051.27E-051301.19E-051.19E-051401.03E-051.03E-05在忽略焊料層的情況下，建立一個溫差發(fā)電單元模型，便于后續(xù)的ANSYS仿真，其物理尺寸物理參數(shù)，見表1.6所示；表1.6溫差發(fā)電單元的尺寸參數(shù)結(jié)構(gòu)數(shù)值陶瓷基板厚度0.6mm導(dǎo)流銅片厚度0.2mm熱電偶臂長2mm熱電偶橫截面邊長4mmPN電偶的間隙2mm1.2求解設(shè)置 在上述小節(jié)的準(zhǔn)備工作基礎(chǔ)上，介紹一下使用ANSYSWorkbench進(jìn)行熱電偶仿真的流程：使用ANSYSWorkbench工程進(jìn)行溫差發(fā)電單元熱耦合仿真進(jìn)行相關(guān)數(shù)值模擬的一般過程如下：1、確定ANSYS分析類型，本設(shè)計使用熱-電耦合分析；2、選擇相應(yīng)的熱電仿真模塊，本設(shè)計選擇Thermo-Electric模塊；3、在熱電仿真模塊(Thermo-Electric模塊)中的Model里，按照表1.6里的溫差發(fā)電單元的尺寸參數(shù)建立幾何模型，建立的無焊料層溫差發(fā)電單元，如圖1.3所示；圖1.3溫差發(fā)電單元幾何模型的建立4、將表1.3~1.5的數(shù)據(jù)導(dǎo)入EngineeringData中，可得到溫度由20°C至140°C時，PN型電偶臂的Seebeck系數(shù)、熱導(dǎo)率、電導(dǎo)率隨溫度變化而變化的一組曲線。P型電偶臂與N型電偶臂的Seebeck系數(shù)隨溫度變化而變化的曲線，分別如圖1.4、1.5所示。圖1.4P型電偶臂的Seebeck曲線圖1.5N型電偶臂的Seebeck曲線P型電偶臂與N型電偶臂的熱導(dǎo)率曲線，分別如圖1.6、圖1.7所示。圖1.6P型電偶臂的熱導(dǎo)率曲線圖1.7N型電偶臂的熱導(dǎo)率曲線P型電偶臂與N型電偶臂的電導(dǎo)率曲線，分別如圖1.8、圖1.9所示，。圖1.8P型電偶臂的